超高压水射流机器人切割系统电气控制设计

论文编号:ZD016         字数:24668,页数:55  
摘   要
高压水射流作为目前唯一的一种冷加工的切割方式在各行各业得到了日益广泛的应用，高压水射流可以切割质材种类非常的多。随着海洋事业发展力度的加大，水切割就做作为一门新型的水成形加工技术开始得到研究和发展。
本文是对箱式水射流切割系统中的增压器和机器人部分进行了详细的研究。分析了传统双边式增压泵产生波动的原因。本文为了减小波动采用了新型的相位式增压泵，设计了基于相控式增压器机器人超高压水射流切割系统。介绍了系统的硬件构成及工作原理。重点介绍了工作原理和构成及控制方法。相位式超高压增压器以恒压泵作为动力源。使用压缩空气推回活塞，通过进一步分析相位式增压器的工作状态流程，由PLC设计了相位式增压器的控制系统，控制两个独立的活塞以确定时序作交替往复运动。简化了增压泵机械和控制系统。编写了PLC的完整控制程序，详细阐述了程序控制原理。
本文还将高压水射流切割设备和机器人结合可以精确切割复杂形状工件。采用了六自由度机器人IRB2400。工作站以机器人控制柜为核心完成了系统管理和切割。文章设计了切割程序和切割工艺。实践证明了该系统性能稳定，工件切割质量好，生产效率高。

关键词：高压水射流，机器人切割电气控制
高压水射流机器人切割系统电气控制设计    WATER JET FLOW CUTTING AND ELECTRIC MACHINE DEIGN   
Abstract
The  AWJ  cutting technique  is  currently used  in  a  wide variety of  in--air industrial  cutting  applications。since the process is a cold cutting process，it does not create a heat--affected zone。With the development of ocean exploitation，AWJ cutting in underwater begin to be studied as a new way of process under  the water。
Water-jet cutting system based on phased intensifier and open numerical control system was designed. The hardware structure and working principle of this cutting system and phased intensifier are described, and the cutting head automatic height adjustment system based on the eddy current type transducer  was designed. The determination methods of cutting speed are introduced. The phased intensifier employs a constant pressure variable capacity pump to provide power, the compressed air to push piston back。Through the further on the flow chart of phased intensifier’s working states the control system of a phased intensifier is designed based on PLC ,which can control the two individual pistons in the phased intensifier to move .back and forth repeatedly in precise cycle .The controlling program for PLC and its function are given.
High-pressure water-jet cutting machine combined with robot cut workpiece with complicated shape accurately .Industry robot with six degrees of freedom IRB2400 .The robot controller accomplishes system administering and workpiece cutting ,serving as the controller kernel of the workstation This paper discusses the structure of cutting program and cutting process of car dash board. It is proved that this system work stably, with good cutting quality and high production efficiency.

Keywords：　 water-jet cutting； numerical control； phased intensifier
目   录
摘要 I
Abstract II

第1章 绪 论 1
1.1 引言 1
1.2 水射流技术的发展 1
1.3 水射流的分类 2
1.4 国内外高压水射流技术的发展 3
1.5 水射流的特点 3
1.6 水射流技术的应用 4
1.7 本文的主要工作 4
第2章 切割系统硬件构成及原理 6
2.1 高压水射流切割的基本原理及分类 6
2.1.1 高压水射流切割系统基本原理 6
2.1.2 高压水射流切割系统分类 6
2.2 超高压水射流切割系统硬件 6
2.3 相位式增压器 8
2.3.1 增压器工作原理 8
2.3.2 轴向柱塞变量泵 12
2.3.3 相位式增压器的优点 13
2.4 本章小结 13
第3章 工业机器人 14
3.1 IRB2400工业机器人 14
3.2  地毯切割机器人15
3.3  本章小结19
第4章 系统电气控制设计 20
4.1 总设计方案 20
4.1.1 增压器系统 22
4.1.2 降压启动器的选择 22
4.1.3 监控指示灯 23
4.1.4 机器人系统 23
4.1.5 工作台 23
4.1.6 吸附装置 23
4.2 电机启动和指示灯电气设计 24
4.2.1 电机启动电气设计 24
4.2.2 指示灯 25
4.3 增压器电气设计 26
4.4 转动工作台和吸附装置电气控制 28
4.5 本章小结 30
第5章 PLC控制系统设计 31
5.1 PLC的工作原理 31
5.2 PLC选型及I\O分配 33
5.3 编制PLC控制程序梯形图 36
第6章 工件切割程序 39
6.1 工件切割程序 39
6.1.1 工件切割程序 39
6.1.2 工件切割 40
结   论 42
附   录 43